半導体プロセスに Agilent ICP-MS を選択する理由

半導体プロセスでは、1 兆分の 1（ppt）の濃度の汚染物質でさえデバイスの歩留まり、信頼性、性能を損ねる可能性があるため、純度管理を徹底する必要があります。デバイスの微細化が 1 桁ナノメートルスケールまで進むにつれ、従来の分析技法では業界の厳格な要求に適合することが難しくなっています。Agilent ICP-MSは、ppq の感度と精度での超微量元素分析を実現しており、原材料やプロセス薬品から最終製品試験に至るまで、あらゆる工程での不純物管理で活躍します。Agilent ICP-MS ソリューションは、半導体アプリケーション向けに最適化されており、優れた干渉除去、卓越した検出限界とバックグラウンド相当濃度（BEC）を実現しています。ハイスループット分析のためのシームレスな自動化により、世界中の半導体メーカーから厚い信頼を得ています。

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半導体プロセスにおいて ICP-MS が担う役割

ICP-MS は、以下のあらゆる段階で微量汚染物質を検出することにより、半導体製造において重要な役割を果たしています。

  1. 原材料 – VPD を使用して、バルクシリコンおよびウエハ中の元素不純物を検出します
  2. 洗浄と表面処理 – 酸、溶媒、剥離液が汚染されていないことを確認します
  3. エッチング、成膜、リソグラフィ – フォトリソグラフィ用の材料とプロセスガスをモニタリングします
  4. 自動化とコンプライアンス – リアルタイムのプロセスモニタリングが可能です

このインフォグラフィックは、半導体製造における 4 つの重要なプロセスで、ICP-MS がどのように超高純度分析を実現しているのかを紹介しています。

半導体アプリケーションおよびリソース

原材料

ウエハ中の微量不純物をモニタリングすることは、きわめて重要です。VPD と組み合わせることにより、シームレスな自動表面分析が可能になります。

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洗浄と表面前処理

UPW、H2O2、HNO3、H2SO4、HCl、HF のような重要な洗浄試薬は、純度を維持するために超微量分析が必要です。

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エッチング、成膜、リソグラフィ

不溶性のナノ粒子や気相不純物は、半導体処理において大きな課題となります。

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自動化とコンプライアンス

Agilent ICP-MS および ICP-QQQ システムは、自動オンラインモニタリングソリューションとシームレスに統合できます。

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半導体プロセスでよくある質問

半導体製造は非常に複雑であり、厳格な品質管理と汚染管理が要求されます。半導体製造工場（FAB）では、原材料の受け入れ試験としての不純物分析が日常的に行われるため、サプライヤは高い純度を保証する必要があります。これらの対策は、デバイスの歩留まりを最大化し、製造プロセス全体を通して汚染リスクを最小限に抑えるのに役に立ちます。
デバイスが小型化するにつれて、わずかな微量不純物が半導体デバイスの性能と信頼の低下に与えるリスクが相対的に高まっています。欠陥を検知特定し歩留まりを向上させるために、ICP-MS や ICP-QQQ による高感度分析技術を使用するメーカーが増えています。Agilent 8900 ICP-QQＱ および 7900 ICP-MS は、このような目的のために業界で広く採用されている信頼性の高いツールです。
ICP-MS（シングル四重極）は、干渉を低減するためにコリジョン/リアクションセルを使用します。ICP-QQQ（トリプル四重極）は、第 2 のマスフィルタを追加することにより、MS/MS モードによる優れた干渉除去を可能にします。また、ICP-QQQ は感度が高く、バックグラウンドが低いため、より多くの汚染元素を低濃度でモニタリングすることができます。
マトリックスとスペクトル干渉が課題となりえます。例えば、高ケイ素サンプルによって形成された多原子イオンは、Ti、Fe、Ni、Cu、Ge のような元素の精度に影響を与え、40Ar は 40Ca に干渉し、40Ar35Cl はヒ素 75As に干渉する可能性があります。ICP-MS は、これらの干渉を軽減するためにコリジョン/リアクションセルを使用します。ICP-QQQ は、デュアルマスフィルタリングにより干渉除去能力を最大化しています。
VPD-ICP-MS は、シリコンウエハ表面の微量金属汚染を検出するための最も高感度のメソッドです。フッ酸蒸気を使用して表面の酸化層を溶解し、ICP-MS 分析用の不純物を回収します。Agilent 7900 および 8900 ICP-MS を統合した自動 VPD-ICP-MS システムを、ウエハの連続モニタリングに使用する FAB が増えています。
あります。LA-ICP-MS は、ウエハの表面、エッジ、表面下層を局所的に分析することができます。レーザーを使用して指定領域をアブレーションし、得られた粒子を ICP-MS で分析します。Agilent 7900 および 8900 システムはともに、この手法をサポートしています。
ICP-MS では、特に複雑なマトリックス中の微量元素を正確に測定するために、標準添加法がよく使用されます。Agilent ICP-MS MassHunter ソフトウェアは、標準添加法 を外部検量線に変換して、ハイスループットのワークフローを実現します。現在では、Agilent 7900 または 8900 ICP-MS を使用して、自動化されたシステムが、FAB での日常的なモニタリングのためにこれらのプロセスを実行しています。
従来の液中パーティクルカウンタは、粒子数のみを測定し、組成は測定しません。単一粒子 ICP-MS（sNP-ICP-MS）は、ナノ粒子のサイズ、分布、組成、濃度の詳細な情報を提供するため、汚染源の特定に役に立ちます。Agilent 7900 ICP-MS および 8900 ICP-QQQ は、ICP-MS MassHunter ソフトウェアと組み合わせることにより、高度なナノ粒子分析をサポートします。
ガス中の微量元素は、通常、溶液に吸収させたり酸性溶液を使用して液体状に変換して ICP-MS に導入します。現在、GC-ICP-MS やガス交換デバイス（GED）のような新しい技術では、直接ガス分析が可能になっており、微量検出能力が拡大しています。
自動化は手作業を削減して分析精度を向上させ、ハイスループット分析を可能にすることにより、ICP-MS ワークフローを効率化します。自動化システムは、例えば VPD-ICP-MS を使用して、サンプル希釈、標準添加、ウエハ表面分析などの作業を実行します。自動化システムは、例えば VPD-ICP-MS を使用して、サンプル希釈、標準添加、ウエハ表面分析などの作業を実行します。Agilent ICP-MS システムは、リアルタイムモニタリングと品質管理のために、一般的にこれらのプラットフォームに統合されています。

主要な ICP-MS 半導体リソース

Agilent 8900 トリプル四重極 ICP-MS カタログ

Agilent 8900 ICP-MS-QQQ には MS/MS モードが追加されており、世界で最もパワフルで柔軟性の高い多元素アナライザとなっています。

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ICP-MS 半導体アプリケーション総覧

半導体製造における無機不純物測定のための Agilent ICP-MS および ICP-QQQ ソリューションに関する重要なガイド。

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ICP-MS ジャーナル

ICP-MS ジャーナルは 4 カ月に 1 度発行されるオンラインジャーナルであり、旬な技術に関するアプリケーションノートや時代を超えた ICP-MS の知見が満載されています。

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